Jenis-Jenis Pompa Vakum

Vakum adalah alat yang digunakan dalam berbagai proses manufaktur industri, termasuk pengemasan, pembotolan, pengeringan, penghilangan gas, pengambilan dan penempatan, dan masih banyak lagi. Pompa vakum industri digunakan untuk menciptakan, meningkatkan, dan mempertahankan vakum dalam proses-proses ini. Terdapat banyak jenis teknologi vakum industri yang tersedia dan artikel ini akan membahas teknologi-teknologi tersebut. Untuk memahami jenis vakum mana yang paling sesuai untuk Anda dan aplikasi Anda, sangat penting untuk memahami fitur, manfaat, dan prinsip kerja setiap jenis teknologi. Artikel ini akan mengulas jenis-jenis pompa vakum industri yang paling umum, cara kerjanya, dan jenis aplikasi apa yang paling cocok untuk masing-masing pompa.

Prinsip kerja dasar pompa vakum industri tetap sama terlepas dari jenis teknologinya.

Sistem vakum industri dapat dikelompokkan ke dalam rentang tekanan berikut:

• Vakum Kasar/Rendah: 1000 hingga 1 mbar / 760 hingga 0,75 Torr
• Vakum Halus/Sedang: 1 hingga 10-3 mbar / 0,75 hingga 7,5-3 Torr
• Vakum Tinggi: 10-3 hingga 10-7 mbar / 7,5-3 hingga 7,5-7 Torr
• Vakum Ultra Tinggi: 10-7 hingga 10-11 mbar / 7,5-7 hingga 7,5-11 Torr
• Vakum Sangat Tinggi: < 10-11 mbar / < 7,5-11 Torr

Pompa transfer memindahkan molekul gas melalui pertukaran momentum (aksi kinetik) atau perpindahan positif. Jumlah molekul gas yang dikeluarkan dari pompa sama dengan jumlah molekul gas yang masuk ke dalamnya, dan gas tersebut sedikit di atas tekanan atmosfer saat dikeluarkan. Rasio kompresi adalah perbandingan antara tekanan buang (keluar) dengan tekanan terendah yang diperoleh (masuk).

Pompa Transfer Kinetik

Pompa transfer kinetik menggunakan bilah berkecepatan tinggi atau uap yang dimasukkan untuk mengarahkan gas ke arah saluran keluar, bekerja berdasarkan prinsip transfer momentum. Jenis pompa ini dapat mencapai rasio kompresi tinggi pada tekanan rendah tetapi biasanya tidak memiliki volume tertutup.

Pompa yang bekerja dengan cara menjebak sejumlah gas secara mekanis dan memindahkannya melalui pompa dikenal sebagai pompa perpindahan positif. Sering kali dirancang dalam beberapa tahap pada satu poros penggerak, volume yang terisolasi dikompresi menjadi volume yang lebih kecil pada tekanan yang lebih tinggi, dan akhirnya gas yang terkompresi dikeluarkan ke atmosfer atau pompa berikutnya. Untuk menghasilkan vakum dan laju aliran yang lebih tinggi, dua pompa transfer sering digunakan secara seri. 

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pompa vakum perpindahan positif digunakan untuk menciptakan vakum rendah. Pompa vakum jenis ini memperluas rongga dan memungkinkan gas mengalir keluar dari lingkungan atau ruang tertutup. Setelah itu, rongga tersebut ditutup dan menyebabkan udara keluar ke atmosfer. Prinsip di balik pompa vakum perpindahan positif adalah menciptakan ruang hampa dengan memperluas volume suatu wadah. Sebagai contoh, pada pompa air manual, sebuah mekanisme memperluas rongga kecil yang tertutup rapat untuk menciptakan ruang hampa udara yang dalam. Karena adanya tekanan, sebagian cairan dari ruang tersebut terdorong masuk ke dalam rongga kecil pompa. Setelah itu, rongga pompa kemudian disegel dari ruangannya, dibuka ke atmosfer, dan kemudian diperkecil kembali hingga berukuran sangat kecil. Contoh lain dari pompa vakum perpindahan positif adalah seperti otot diafragma yang mengembangkan rongga dada, menyebabkan volume paru-paru meningkat. Ekspansi ini mengakibatkan terciptanya ruang hampa sebagian dan mengurangi tekanan, yang kemudian diisi oleh udara yang didorong masuk oleh tekanan atmosfer. Contoh pompa vakum perpindahan positif adalah pompa vakum cincin cair dan blower Roots yang banyak digunakan di berbagai industri untuk menciptakan vakum di ruang terbatas.

Pompa yang menangkap molekul gas pada permukaan di dalam sistem vakum, tentu saja, dikenal sebagai Pompa Penangkap atau Pompa Perangkap. Pompa-pompa ini beroperasi pada laju aliran yang lebih rendah daripada pompa vakum seperti pompa transfer. Namun, pompa ini dapat memberikan vakum yang sangat tinggi, hingga 10-12 Torr. Pompa penangkap beroperasi menggunakan kondensasi kriogenik, reaksi ionik, atau reaksi kimia dan tidak memiliki bagian yang bergerak, sehingga menciptakan vakum bebas oli.
Pompa perangkap yang bekerja menggunakan reaksi kimia, bekerja lebih efektif karena biasanya ditempatkan di dalam wadah tempat vakum diperlukan. Molekul udara membentuk lapisan tipis yang kemudian dihilangkan saat pengoperasian pompa menyebabkan reaksi kimia pada permukaan bagian dalam pompa. Pompa perangkap digunakan bersama dengan pompa vakum perpindahan positif dan pompa vakum transfer momentum untuk menciptakan vakum ultra-tinggi.

Pompa sentrifugal

Pompa sentrifugal adalah mesin yang dioperasikan secara hidrolik yang dicirikan oleh kemampuannya untuk mentransfer energi ke fluida (khususnya cairan) melalui kerja medan gaya sentrifugal. Tujuan utamanya adalah untuk memindahkan cairan melalui peningkatan tekanan. Pompa sentrifugal dapat memiliki struktur yang berbeda, tetapi prinsip kerja dan karakteristik dinamika fluidanya selalu sama.

Pompa vakum cincin cair mirip dengan pompa sirip putar, perbedaannya terletak pada sirip yang merupakan bagian integral dari rotor dan mengaduk cincin cairan yang berputar untuk membentuk segel ruang kompresi. Desainnya secara inheren memiliki gesekan rendah, dengan rotor sebagai satu-satunya bagian yang bergerak. Gesekan luncur terbatas pada segel poros. Pompa cincin cair biasanya digerakkan oleh motor induksi.
Sistem cincin cair dapat berupa satu tahap atau beberapa tahap.

Pompa vakum cakar putar menghasilkan vakum tanpa kontak secara efisien dan ekonomis. Hal ini dimungkinkan berkat prinsip kompresi internal pada desain cakar putar. Pompa vakum cakar didasarkan pada sistem kompresi statis. Berbeda dengan lobus rotasi, kompresi terjadi secara internal melalui kontraksi volume.
Pompa cakar terdiri dari dua rotor. Rotor tersebut berputar berlawanan arah di dalam rumah kompresor tanpa bersentuhan dengan memperhatikan celah yang sangat sempit. Keduanya disinkronkan melalui roda gigi presisi. Saat cakar bergerak di atas sambungan hisap dan saluran masuk hisap aksial, gas tersedot ke dalam ruang kompresi. Gas tersebut dikompresi terlebih dahulu di dalam ruang kompresi dan kemudian dikeluarkan.

Pompa vakum sekrup terdiri dari dua rotor berbentuk sekrup yang sejajar, satu dengan ulir kanan dan yang lainnya dengan ulir kiri. Kedua sekrup berputar di dalam rumah kompresor tanpa gesekan dan dengan celah yang sangat sempit.
Keduanya disinkronkan melalui roda gigi presisi. Rumah kompresi dan bentuk khusus sekrup membentuk ruang kompresi. Karena putaran berlawanan dari kedua sekrup, ruang yang terhubung dengan lubang hisap membesar dan gas diangkut ke ruang kompresi. Kemudian ruang tersebut bergerak secara aksial dari sisi hisap ke sisi tekan (panah).
Pada model pitch variabel, gas dikompresi pada setiap perubahan pitch dan didinginkan sebelum perubahan pitch berikutnya, sehingga menghasilkan efisiensi yang lebih besar. Di sisi tekanan, ruang digerakkan ke arah dinding rumah aksial dan volumenya dikurangi hingga permukaan depan sekrup membuka saluran tekanan dan gas yang telah dikompresi sebelumnya dikeluarkan melalui sambungan tekanan. Pendinginan dicapai dengan menggunakan ruang luar yang didinginkan air. Untuk beberapa ukuran pompa, gas pendingin tambahan dapat dimasukkan ke dalam pompa.